(57)【要約】【課題】効率的に高品質なパターンを形成することのできるパターン形成方法等を提供する。【解決手段】下地領域１０１上に枠状パターン１０２を形成する工程と、枠状パターン１０２の内側にマスク材１０５を充填する工程と、枠状パターン１０２及び充填材１０５をマスクとして用いて下地領域１０１を加工する工程とを含む。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地領域上に第１の枠状パターンを形成する工程と、
前記第１の枠状パターンの内側に充填材を充填する工程と、
前記第１の枠状パターン及び前記充填材をマスクとして用いて前記下地領域を加工する工程と
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記第１の枠状パターンを形成する際、前記下地領域上に前記第１の枠状パターンに接続され前記第１の枠状パターンよりも大きい凸型の第２の枠状パターンを形成することを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記第１の枠状パターンを形成する際、前記第１の枠状パターンの内側にパターンを形成することを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記第１の枠状パターンを形成する際、前記第１の枠状パターンの外側に前記第１の枠状パターンの枠で囲まれた領域よりも小さいパターンを形成することを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記第１の枠状パターンを形成する工程は、
前記下地領域上にパターン形成材料を供給する工程と、
前記下地領域上に供給されたパターン形成材料に第３の枠状パターンを有するテンプレートを接触させて前記第３の枠状パターン内に前記パターン形成材料を充填する工程と、
前記充填したパターン形成材料を硬化する工程と、
前記テンプレートを前記硬化したパターン形成材料から離型して、前記下地領域上に前記第１の枠状パターンを形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記第１の枠状パターンを形成する工程は、
前記下地領域上に芯材部を形成する工程と、
前記下地領域上及び前記芯材部上にパターン形成材料膜を形成する工程と、
前記パターン形成材料膜をエッチバックして前記芯材部の側壁に前記パターン形成材料膜の一部を残す工程と、
前記芯材部を除去して前記芯材部の側壁に残ったパターン形成材料により前記第１の枠状パターンを形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
デバイス形成領域内に凹型の枠状パターンを有することを特徴とするテンプレート。
【請求項８】
デバイス形成領域内に凹型の枠状パターン及び前記枠状パターンの外側に前記第１の枠状パターンの枠で囲まれた領域よりも小さいパターンを有することを特徴とする請求項７記載のテンプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法及びテンプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体装置の高集積化及び微細化が進み、微細パターンを実現するための工程が要求されている。関連する技術として、ナノインプリントと呼ばれる微細加工技術の開発が進められている。 
ナノインプリントにおけるパターン形成方法では、ウエハの被加工面上に形成されたパターン形成材料（レジスト）にテンプレート（モールド）を接触させ、ＵＶ（紫外線）照射を行うことによってレジストを硬化させ、さらにレジストからテンプレートを離型することでレジストパターンが形成される。
【０００３】
しかし、ナノインプリント転写において、パターンサイズに反比例して充填速度が減少するため、凹型の大パターンへのレジストの充填が遅く、また、大パターンとレジストの間に空気が混ざるという問題があった。また、微細パターンとラフパターンを別層として形成した場合には、工程増加によるコストの増加や合せずれの発生による歩留まり低下が問題となる。
【０００４】
また、微細パターンを実現するための関連技術として、下地領域上に芯材パターンを形成した後、芯材パターン側壁部に側壁マスクパターンを形成し、芯材パターンを除去した後に側壁マスクパターンをマスクにして下地領域を加工することにより、下地領域に配線パターン等を形成する側壁転写技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。しかし、この側壁転写技術は、芯材パターンを除去する工程が必要となるため、側壁パターンにより形成された枠のみが残り、大パターンを形成することができない。このため、大パターンを形成するための露光を別途行わなければならず、工程数が増加するという問題があった。
【０００５】
このように、従来のパターン形成方法では、必ずしも効率的に高品質なパターンを形成できるわけではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６０６３６８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、効率的に高品質なパターンを形成することのできるパターン形成方法等を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の視点に係るパターン形成方法の態様は、下地領域上に第１の枠状パターンを形成する工程と、前記第１の枠状パターンの内側に充填材を充填する工程と、前記第１の枠状パターン及び前記充填材をマスクとして用いて前記下地領域を加工する工程とを含むことを特徴とする
本発明の第二の視点に係るテンプレートの態様は、デバイス形成領域内に凹型の枠状パターンを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、効率的に高品質なパターンを形成することのできるパターン形成方法等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図１（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図２（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図３（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す図である。
【図５】図５（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図５（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図６】図６（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図６（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図７（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図８】図８（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図８（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図９】図９（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図９（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法の比較例を概略的に示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図１１（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の変形例に係るパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態の変形例に係るパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態の変形例に係るパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の変形例に係るパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態の変形例に係るパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態の変形例に係るパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【図１８】図１８（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図１８（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図１９】図１９（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図１９（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図２０】図２０（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図２０（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図２１】図２１（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図２１（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図２２】図２２（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図２２（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図２３】図２３（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図２３（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図２４】図２４（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図２４（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図２５】図２５（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図２５（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図２６】図２６（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図２６（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図２７】図２７（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図２７（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図２８】図２８（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図２８（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【図２９】本発明の第３の実施形態の変形例に係るパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【図３０】本発明の第３の実施形態の変形例に係るパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【図３１】本発明の第３の実施形態の変形例に係るパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【図３２】本発明の第３の実施形態の変形例に係るパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【図３３】本発明の第３の実施形態の変形例に係るパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【図３４】本発明の第３の実施形態の変形例に係るパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【図３５】本発明の第３の実施形態の変形例に係るパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【図３６】本発明の第３の実施形態の変形例に係るパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【図３７】本発明の第３の実施形態の変形例に係るパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態の詳細を図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１〜図３を用いて、第１の実施形態のパターン形成方法を説明する。
【００１３】
図１（ａ）〜図３（ａ）は第１の実施形態のパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図１（ｂ）〜図３（ｂ）は第１の実施形態のパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【００１４】
先ず、図１に示すように、基板１００上に被加工領域として下地領域１０１を形成する。次に、下地領域１０１上に凸型の第１の枠状パターン１０２を形成し、同時に枠状パターン１０２の外部に凸型の微細パターン１０３を形成する。なお、この枠状パターン１０２は、例えば一辺が１００μｍ程度の正方形状であり、線幅が３０ｎｍ程度の凸型パターンで構成されている。つまり、凸型の枠状パターン１０２の内側には、正方形状の領域が形成されている。また、微細パターン１０３のピッチは４０ｎｍ〜６０ｎｍ程度である。
【００１５】
次に、図２に示すように、例えばインクジェットノズル１０４を用いて枠状パターン１０２の内側、つまり枠状パターン１０２が形成する正方形状の領域に、液状のマスク材（充填材）１０５を充填する。このマスク材を硬化した後のエッチングレートは、枠状パターン１０２を構成する材料のエッチングレートと同程度である。そして、マスク材１０５を硬化させて枠状パターン１０２及びマスク材パターン（充填材パターン）１０５からなる一辺が１００μｍの正方形状の大パターン１０６を形成する。なお、マスク材の硬化方法としては、活性光線を用いた光硬化や、熱処理による熱硬化等がある。
【００１６】
次に、図３に示すように、大パターン１０６及び微細パターン１０３をマスクとして用いてエッチングを行うことで、下地領域１０１に大パターン１０６及び微細パターン１０３が転写され、大パターン１０７及び微細パターン１０８が形成される。
【００１７】
上記第１の実施形態によれば、大パターン１０６の枠となる枠状パターン１０２を形成し、枠状パターン１０２の内側にマスク材を充填して硬化させることで、枠状パターン１０２及びマスク材パターン１０５からなる大パターン１０６を形成している。このため、例えば微細な半導体装置の製造工程において、同一層内に大パターンと微細パターンとが存在する場合においても、大パターンと微細パターンを別々に露光するプロセスに比べて効率的に大パターンと微細パターンとを形成することができる。この結果、工程数を減少させることができ、コストの増加や合せずれの発生による歩留低下を抑制することが可能である。
【００１８】
（第２の実施形態）
図４〜１１を用いて、第２の実施形態のパターン形成方法を説明する。
【００１９】
上述した第１の実施形態では、大パターンと微細パターンとを同時に形成する一般的な方法を説明した。第２の実施形態では、ナノインプリントプロセスにおいて大パターンと微細パターンとを同時に形成する方法を説明する。
【００２０】
図４は第２の実施形態のパターン形成方法を概略的に示す図である。また、図５（ａ）〜図９（ａ）、図１１（ａ）は第２の実施形態のパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図５（ｂ）〜図９（ｂ）、図１１（ｂ）は第２の実施形態のパターン形成方法を概略的に示す平面図である。また、図１０は、第２の実施形態のパターン形成方法の比較例を概略的に示す断面図である。
【００２１】
まず、図４に示すように、ディスペンサ２０２を用いたインクジェット法によって、下地領域を含む基板２００上にマスク材（充填材）２０１として、液状の光硬化性樹脂膜材料（ナノインプリント材料）を塗布する。
【００２２】
次に、図５に示す工程を行う。図５において、テンプレート２０３は、例えば一般のフォトマスクに用いる透明な石英基板にプラズマエッチングにより凹凸のパターンが形成されたものであり、テンプレート２０３の表面には凹型の大領域形成パターン２０４及び凹型の微細パターン２０５が形成されている。また、テンプレート２０３に形成された大領域形成パターン２０４及び微細パターン２０５の線幅は３０ｎｍ以下である。更に、大領域形成パターン２０４は、線幅が３０ｎｍ程度の凹型の枠状パターン２０４ａと、枠状パターン２０４ａの内側に形成された３０ｎｍ程度の凹型の微細パターン（Ｃ／Ｈパターンアレイ）２０４ｂと、を有している。そして、テンプレート２０３と基板２００表面とを平行に保持しながら、テンプレート２０３を徐々に接近させてマスク材２０１に接触させる。このとき毛細管現象により、テンプレート２０３に形成された凹型の大領域形成パターン２０４内及び凹型の微細パターン２０５内にマスク材２０１が充填される。枠状パターン２０４ａ内には微細パターン２０４ｂが形成されているため、パターン間の狭い隙間から素早くマスク材を充填することができる。
【００２３】
次に、図６に示すように、大領域形成パターン２０４内及び微細パターン２０５内にマスク材２０１が完全に充填されたら、テンプレート２０３をマスク材２０１に接触させたまま、テンプレート２０３の裏面からマスク材２０１にＵＶ光（活性光線）を照射し、マスク材２０１を光硬化させる。
【００２４】
次に、図７に示すように、テンプレート２０３を垂直方向に引き上げ、離型を行う。これにより、マスク材２０１に、大領域形成パターン２０４が転写された凸型の大領域形成パターン２０６が形成され、微細パターン２０５が転写された凸型の微細パターン２０７が形成される。大領域形成パターン２０６は、線幅が３０ｎｍ程度の凸型の枠状パターン２０６ａと、枠状パターン２０６ａの内側に形成された３０ｎｍ程度の凸型の微細パターン２０６ｂを有している。これにより、凸型の枠状パターン２０６ａの内側には、凸型の微細パターン２０６ｂを含む正方形状の領域が形成されている。また、凸型の枠状パターン２０６ａの内側には凸型の微細パターン２０６ｂが形成されているため、枠状パターン２０６ａの内側の微細パターン２０６ｂ以外の領域には微細な隙間が形成されている。
【００２５】
次に、図８に示すように、ディスペンサ２０８を用いたインクジェット法によって、枠状パターン２０６ａの内側に、マスク材（充填材）２０９として、大領域形成パターン２０６を構成する材料と同程度のエッチングレートを有する液状の光硬化性樹脂膜材料を滴下する。この際、マスク材２０９の滴下位置は、厳密に枠状パターン２０６ａの中心に一致する必要はない。滴下されたマスク材２０９は、毛細管現象によって枠状パターン２０６ａ及び微細パターン２０６ｂ間に形成された隙間に充填される。
【００２６】
次に、図９に示すように、ＵＶ光を全面に照射し、マスク材２０９を光硬化させる。これにより、大領域形成パターン２０６及びマスク材２０９からなる一辺が１００μｍ程度の正方形状の大パターン２１０が形成される。
【００２７】
上記第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様に、枠状パターン２０６ａの内側に充填材２０９を充填して硬化させることで、大領域形成パターン２０６及び充填材２０９からなる大パターン２１０を形成している。また、枠状パターン２０６ａの内側の領域に微細パターン２０６ｂが形成されているため、枠状パターン２０６ａ及び微細パターン２０６ｂに囲われた微細パターンが形成されている。ここで、図１０の比較例に示すように、凹型の大パターン２１２及び凹型の微細パターン２０５が形成されているテンプレート２１１にマスク材２０１を接触させて大パターン２１２内にマスク材２０１を充填する場合、微細パターン２０５内への充填に比べ、大パターン２１２内への充填速度は遅く、また、大パターン２１２内にマスク材２０１が十分に充填されない事がある。上記第２実施形態によれば、枠状パターンの内側に充填剤２０９を流してマスク材を形成するため、より速く、より正確に大パターン２１０を形成することが可能となる。さらに、枠状パターンの内側に微細パターンを形成しておくことで、より速く、充填剤２０９を注入することが可能である。その結果、例えば微細な半導体装置の製造工程において、同一層内に大パターンと微細パターンとが存在する場合においても、効率的に大パターンと微細パターンとを形成することができる。これにより、処理時間を短縮させることができ、コストの増加や合せずれの発生による歩留低下を抑制することが可能である。
【００２８】
なお、上記第２の実施形態によれば、ディスペンサ２０８を用いたインクジェット法によってマスク材２０９を滴下することで、枠状パターン２０６ａの内側にマスク材２０９を充填している。しかし、マスク材２０９を充填するテンプレートを用意し、このテンプレートの凸部にマスク材２０９を付着させ、枠状パターン２０６ａの内側にマスク材２０９を充填する方法を用いても良い。
【００２９】
より具体的には、図１１に示すように、枠状パターン２０６ａの内側にマスク材２０９を充填させるためのテンプレート２１３を用意する。このテンプレート２１３は、例えば大領域形成パターン２０４及び微細パターン２０５と同様の凹型のパターンを有している。そして、大領域形成パターン２０４の凹部分以外の凸部分にマスク材２０９を付着させ、大領域形成パターン２０４が大領域形成パターン２０６と、微細パターン２０５が微細パターン２０７と噛み合わさる様にテンプレート２１３を基板２００に接近させる。これにより、大領域形成パターン２０４の凸部分に付着されたマスク材２０９は、選択的に枠状パターン２０６ａの内側に供給される。
【００３０】
そして、枠状パターン２０６ａの内側にマスク材２０９が充填されたら、テンプレート２１３を保持したまま、あるいはテンプレート２１３を基板２００から引き上げてＵＶ光を照射する。これにより図９に示す構造と同様に、マスク材２０９が光硬化され、大領域形成パターン２０６及びマスク材２０９からなる一辺が１００μｍ程度の正方形状の大パターン２１０が形成される。
【００３１】
また、テンプレート２１３に形成される凸型のパターンは、凸型の枠状パターン２０６ａの内側にマスク材２０９を充填させることのできる構成であれば、どのような形状でも良い。
【００３２】
（変形例）
上記第２の実施形態では、インクジェットノズルを用いて枠状パターン２０６ａ内にマスク材を充填した。しかし、本変形例では、インクジェットノズルの位置精度に比べて十分に大きい寸法の枠状パターン（充填誘導用パターン）２１４を枠状パターン２０６ａに接続することで、枠状パターン２０６ａの内側へのマスク材充填を行う。
【００３３】
図１２〜図１７を用いて、第２の実施形態の変形例のパターン形成方法について説明する。なお、基本的な構造及び、基本的な形成方法は、上述した第２の実施形態と同様である。したがって、上述した第２の実施形態で説明した事項及び上述した第２の実施形態から容易に類推可能な事項についての説明は省略する。また、簡単のため、微細パターン２０６ｂは図示しない。
【００３４】
図１２〜図１７は、第２の実施形態の変形例のパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【００３５】
まず、図１２に示すように、枠状パターン２０６ａは接続パターン２１５を介して枠状パターン２１４に接続されている。つまり、枠状パターン２０６ａの内側の領域は、接続パターン（充填誘導用パターン）２１５を介して枠状パターン２１４の内側の領域に接続されている。また、枠状パターン２１４の内側の領域は、インクジェットノズルの位置精度に比べて十分に大きい寸法を有している。また、枠状パターン２０６ａの内側の領域は、枠状パターン２１４の内側の領域に比べて充分小さい。
【００３６】
次に、図１３に示すように、枠状パターン２１４の内側にインクジェットノズルをセットして、マスク材２０９を導入する。これにより、マスク材２０９が、毛細管現象によって、接続パターン２１５を介し、枠状パターン２０６ａの内側に充填される。なお、枠状パターン２０６ａの内側にマスク材２０９が充填されれば良いので、枠状パターン２１４の内側にマスク材２０９を完全に充填する必要はない。
【００３７】
次に、図１４に示すように、枠状パターン２０６ａの内側にマスク材２０９を充填した後に、ＵＶ光を照射することで、マスク材２０９を光硬化させる。これにより、枠状パターン２０６ａ及びマスク材２０９からなる正方形状の大パターン２１６が形成される。
【００３８】
次に、図１５に示すように、マスク材２０９、枠状パターン２１４及び接続パターン２１５をカットするために、膜厚２００ｎｍ程度のレジスト２１７を形成する。レジスト２１７は、レジストを基板上に塗布したのち、リソグラフィを実施して形成することができる。
【００３９】
次に、図１６に示すように、レジスト２１７をマスクとして用いて、マスク材２０９、枠状パターン２１４及び接続パターン２１５をドライエッチングにより除去する。
【００４０】
次に、図１７に示すように、レジスト２１７をアッシングにより除去する。
【００４１】
そして、大パターン２１６をマスクとして、異方性エッチングを行うことにより、大パターン２１６及び微細パターン２０７を下地領域に転写することが可能である。
【００４２】
上記変形例によれば、インクジェットノズルの位置精度に比べて十分に大きい寸法の枠状パターン２１４を枠状パターン２０６ａに接続し、枠状パターン２０６ａの内側へマスク材を充填している。このため、目的の枠状パターン２０６ａの内側の領域がインクジェットノズルの位置精度よりも小さい寸法である場合においても、容易に枠状パターン２０６ａの内側にマスク材２０９を導入することができ、上述した、第２の実施形態と同様に、効率的に大パターンと微細パターンとを同時に形成することができる。これにより、処理時間を短縮させることができ、コストの増加や合せずれの発生による歩留低下を抑制することが可能である。
【００４３】
なお、上述した第２の実施形態の変形例では、枠状パターン２０６ａと枠状パターン２１４を、接続パターン２１５を介して接続しているが、枠状パターン２０６ａと枠状パターン２１４を直接接続する構造でも良い。
【００４４】
さらに、上述した第２の実施形態及び第２の実施形態の変形例では、枠状パターン２０４ａの内側にはＣ／Ｈパターンアレイである微細パターン２０４ｂが形成されている場合について説明した。しかし、枠状パターン２０４ａの内側にマスク材２０９を充填させることのできる構成であれば、微細パターン２０４ｂは任意のパターンでも良い。
【００４５】
また、上記第２の実施形態及び第２の実施形態の変形例は、大領域形成パターン２０６は、凸型の枠状パターン２０６ａと、枠状パターン２０６ａの内側に形成された凸型の微細パターン２０６ｂを有している。しかし、微細パターン２０６ｂが形成されない構造であっても、上記第２の実施形態と同様の基本的効果を得ることが可能である。
【００４６】
また、上述した第２の実施形態及び第２の実施形態の変形例では、ナノインプリント材料として、液状の光硬化性樹脂膜材料を用いた。しかし、熱可朔性の樹脂をナノインプリント材料として用いても良い。具体的には、基板２００上に熱可朔性の樹脂を成膜し、加熱して軟化させた前記樹脂にテンプレートを押し付ける。その後、前記樹脂を冷やして硬化させ、テンプレートを離型することで、大領域形成パターン２０６と微細パターン２０７等を形成しても良い。
【００４７】
また、上述した第２の実施形態及び第２の実施形態の変形例では、基板２００上面にマスク材２０１を塗布し、パターン形成面を下面側に向けたテンプレート２０３を基板２００の上方から接触させることで、大領域形成パターン２０６と微細パターン２０７と形成するフェイスダウン工程について説明した。しかし、パターン形成面を上面側に向け、パターン内にマスク材２０１を予め充填したテンプレート２０３を基板２００の下方から接触させるフェイスアップ工程によって大領域形成パターン２０６と微細パターン２０７と形成しても良い。
【００４８】
（第３の実施形態）
図１８〜図２８を用いて、第３の実施形態のパターン形成方法を説明する。
【００４９】
上述した第２の実施形態では、ナノインプリントプロセスにおいて大パターンと微細パターンとを同時に形成した。第３の実施形態では、側壁転写プロセスにおいて大パターンと微細パターンとを同時に形成する方法を説明する。
【００５０】
図１８（ａ）〜図２８（ａ）は第３の実施形態のパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図１８（ｂ）〜図２８（ｂ）は第３の実施形態のパターン形成方法を概略的に示す平面図である。
【００５１】
先ず、図１８に示すように、基板（シリコン基板）３００上に被加工膜３０１として膜厚２００ｎｍ程度のシリコン酸化膜(ＳｉＯ２)を形成する。次に、被加工膜３０１上に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて膜厚２００ｎｍ程度のカーボン膜３０２を形成し、カーボン膜３０２上にレジスト（芯材）３０３として膜厚８０ｎｍ程度の有機反射防止膜（化学増幅型ＡｒＦレジスト）を形成する。その後、ＮＡ＝１．３以上のＡｒＦ液浸露光装置により、レチクルを介してレジスト３０３を露光し、１３０℃程度でポストエクスポジャーベーク（Post Exposure Bake：PEB）および現像を行う。これにより、線幅４０ｎｍ（ピッチ：８０ｎｍ）程度のラインアンドスペースパターン（微細パターン）３０４及び一辺が１００μｍ程度の正方形状の大パターン３０５のレジストパターンが形成される。なお、レジスト３０３の感光波長は１７５ｎｍから２１０ｎｍで、ＰＥＢの反応温度は１１５℃から１９０℃である。
【００５２】
次に、図１９に示すように、該レジストパターン上に酸性樹脂の水溶液を塗布し、９０℃で６０秒間ベークする。その後、該レジストパターンを２．３８ｗｔ％のＴＭＡＨ水溶液中で３０秒間現像し、純水にてリンスする（スリミング）。これにより、線幅を２０ｎｍ程度細め、線幅２０ｎｍ程度のレジストパターンを形成する。また、ライン幅とスペース幅が１：１となる露光量より多くの露光する方法（オーバードーズ法）によって線幅を２０ｎｍにすることも可能である。
【００５３】
次に、図２０に示すように、パターン形成材料膜３０６として全面に膜厚２０ｎｍ程度のシリコンを含有する材料膜（シリコン酸化膜）を室温で形成する。このパターン形成材料膜３０６はＣＶＤ法で形成しても、シリコン含有塗布材料を全面に塗布することで形成してもよい。ＣＶＤ法によって形成されるパターン形成材料膜３０６としては、シリコン酸化膜、アモルファスシリコン膜、シリコン窒化膜などが挙げられる。また、パターン形成材料膜３０６を形成する際の温度は、レジスト３０３の変形または分解を防止するために２００℃以下で行うことが望ましい。また、シリコン含有塗布材料としてはシラン化合物、シラザン化合物、シロキサン化合物などが挙げられ、具体的にはSpin on Glass（SOG）材料、ポリシラン化合物、ポリシラザン化合物、シリコン含有ネガレジストなどが挙げられる。
【００５４】
次に、図２１に示すように、パターン形成材料膜３０６をおよそ２０ｎｍ分エッチバックし、レジスト３０３の表面を露出させる。これにより、レジスト３０３の側壁に側壁膜としてパターン形成材料３０６の一部が残る。
【００５５】
次に、図２２に示すように、レジスト３０３に対して酸素を含むプラズマを用いてエッチングを行う。これにより、レジスト３０３が除去され、微細パターン３０４の側壁に残ったパターン形成材料３０６による終端がループ状に閉じた４０ｎｍピッチのラインアンドスペースパターン（微細パターン）３０７が形成され、大パターン３０５の側壁に残ったパターン形成材料３０６による一辺が１００μｍ程度の正方形状の枠状パターン３０８が形成される。
【００５６】
次に、図２３に示すように、インクジェットノズル３０９を用いて、枠状パターン３０８の内側にのみ選択的にマスク材（充填材）３１０として枠状パターン３０８を構成する材料と同程度のエッチングレートを有するシリコン含有レジスト材料を充填する。さらに１２０℃で６０秒間、熱処理を施し、マスク材３１０を熱硬化する。これにより、枠状パターン３０８及びマスク材３１０からなる、一辺が１００μｍ程度の正方形状の大パターン３１１が形成される。なお、枠状パターン３０８の内側にマスク材３１０を導入する手段としては、枠状パターン３０８の内側に精度良く少量の材料を導入できる手段であれば、インクジェットノズルに限定するものではない。
【００５７】
次に、図２４に示すように、ＲＩＥ等の異方性エッチングを行うことにより、微細パターン３０７及び大パターン３１１がカーボン膜３０２に転写され、微細パターン３１２及び大パターン３１３が形成される。
【００５８】
次に、図２５に示すように、ＲＩＥ等の異方性エッチングによって、微細パターン３１２及び大パターン３１３が被加工膜３０１に転写され、微細パターン３１４及び大パターン３１５が形成される。
【００５９】
次に、図２６に示すように、終端がループ状に閉じた微細パターン３１４の終端（閉ループ）をカットするために、微細パターン３１４の閉ループ領域をスペース領域として、微細パターン３１４及び大パターン３１５上に膜厚２００ｎｍ程度のレジスト３１６を形成する。
【００６０】
次に、図２７に示すように、このレジスト３１６をマスクとして用いて微細パターン３１４の閉ループ領域をドライエッチングにより除去する。
【００６１】
次に、図２８に示すように、レジスト３１６をアッシングにより除去する。これにより、微細なラインアンドスペースパターン（微細パターン）３１７と大パターン３１５とを備えるパターンを形成することができる。
【００６２】
上記第３の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様に、大パターン３１１の枠となる枠状パターン３０８を形成し、枠状パターン３０８の内側に充填材３１０を充填して硬化させることで、枠状パターン３０８及び充填材３１０からなる大パターン３１１を形成している。このため、大パターン３１１形成のための露光を行うことなく、微細パターン３０７と大パターン３１１とを備えたパターンを同時に形成することができる。これにより、処理時間を短縮させることができ、コストの増加や合せずれの発生による歩留低下を抑制することが可能である。
【００６３】
（変形例）
上記第３の実施形態では、インクジェットノズルを用いて枠状パターン３０８内にマスク材を充填した。しかし、本変形例では、インクジェットノズルの位置精度に比べて十分に大きい寸法の枠状パターン３１８を枠状パターン３０８に接続することで、枠状パターン３０８の内側へのマスク材充填を行う。
【００６４】
図２９〜図３７を用いて、第３の実施形態の変形例のパターン形成方法について説明する。なお、基本的な構造及び、基本的な形成方法は、上述した第３の実施形態と同様である。したがって、上述した第３の実施形態で説明した事項及び上述した第３の実施形態から容易に類推可能な事項についての説明は省略する。
【００６５】
図２９〜図３７は、第３の実施形態の変形例のパターン形成方法を概略的に示した平面図である。
【００６６】
まず、図２９に示すように、大パターン３０５は接続パターン３１９を介して大パターン３２０に接続されている。
【００６７】
次に、図３０に示すように、パターン形成材料膜３０６として全面に膜厚２０ｎｍ程度のシリコンを含有する材料膜（シリコン酸化膜）を室温で形成する。
【００６８】
次に、図３１に示すように、パターン形成材料膜３０６をおよそ２０ｎｍ分エッチバックし、大パターン３０５、接続パターン３１９及び大パターン３２０の表面を露出させる。これにより、大パターン３０５、接続パターン３１９及び大パターン３２０の側壁に側壁膜としてパターン形成材料３０６の一部が残る。
【００６９】
次に、図３２に示すように、大パターン３０５、接続パターン３１９及び大パターン３２０に対して酸素を含むプラズマを用いて、連続的に異方性エッチングを行う。これにより、大パターン３０５、接続パターン３１９及び大パターン３２０が除去され、大パターン３０５の側壁に残ったパターン形成材料３０６による一辺が数μｍ程度の正方形状の枠状パターン３０８が形成され、接続パターン３１９の側壁に残ったパターン形成材料３０６による接続パターン３２１が形成され、大パターン３２０の側壁に残ったパターン形成材料３０６による一辺が１００μｍよりも大きい正方形状の枠状パターン３１８が形成される。
【００７０】
これにより、枠状パターン３０８の内側の領域は、接続パターン３２１を介して枠状パターン３１８の内側の領域に接続されている。また、枠状パターン３１８の内側の領域は、インクジェットノズルの位置精度に比べて十分に大きい寸法を有している。また、枠状パターン３０８の内側の領域は、枠状パターン３１８の内側の領域に比べて充分小さい。
【００７１】
次に、図３３に示すように、枠状パターン３１８の内側にマスク材３１０を導入する。毛細管現象によって、接続パターン３２１を介し、枠状パターン３０８の内側にマスク材３１０が充填される。なお、枠状パターン３０８の内側にマスク材３１０が充填されれば良いので、枠状パターン３１８の内側にマスク材３１０を完全に充填する必要はない。
【００７２】
次に、図３４に示すように、枠状パターン３０８の内側にマスク材３１０を充填した後に、熱処理を施すことでマスク材３１０を熱硬化させる。これにより、枠状パターン３０８及びマスク材３１０からなる正方形状の大パターン３１１が形成される。
【００７３】
次に、図３５に示すように、マスク材３１０、終端がループ状に閉じた微細パターン３１４の終端（閉ループ）、枠状パターン３１８及び接続パターン３２１をカットするために、膜厚２００ｎｍ程度のレジスト３２２を形成する。
【００７４】
次に、図３６に示すように、レジスト３２２をマスクとして用いて、マスク材３１０、終端がループ状に閉じた微細パターン３１４の終端（閉ループ）、枠状パターン３１８及び接続パターン３２１をドライエッチングにより除去する。
【００７５】
次に、図３７に示すように、レジスト３２２をアッシングにより除去する。これにより、微細なラインアンドスペースパターン（微細パターン）３２３と大パターン３１１とを備えるパターンを形成することができる。
【００７６】
上記変形例によれば、インクジェットノズルの位置精度に比べて十分に大きい寸法の枠状パターン３１８を枠状パターン３０８に接続し、枠状パターン３０８の内側へマスク材３１０を充填している。このため、目的の枠状パターン３０８の内側の領域がインクジェットノズルの位置精度よりも小さい寸法である場合においても、容易に枠状パターン３０８の内側にマスク材３１０を導入することができ、上述した第３の実施形態と同様に、効率的に大パターンと微細パターンとを同時に形成することができる。これにより、処理時間を短縮させることができ、コストの増加や合せずれの発生による歩留低下を抑制することが可能である。
【００７７】
なお、上述した第３の実施形態の変形例では、枠状パターン３０８と枠状パターン３１８を、接続パターン３２１を介して接続しているが、枠状パターン３０８と枠状パターン３１８とを直接接続する構造でも良い。
【００７８】
また、上記第３の実施形態及び第３の実施形態の変形例では、枠状パターン３０８内にマスク材３１０を充填している。しかし、枠状パターン３０８をカーボン膜３０２に転写し、カーボン膜３０２に転写された枠状パターン３０８の内側に、カーボン膜３０２を構成する材料と同程度のエッチングレートを有する材料を充填することで、大パターンを形成しても良い。
【００７９】
さらに、上述した第３の実施形態及び第３の実施形態の変形例では、芯材としてレジスト３０３を用いたが、レジスト３０３の下に形成されたカーボン膜３０２を芯材として用いても良い。例えば、カーボン膜３０２にレジストパターンを転写し、レジストパターンが転写されたカーボン膜３０２をスリミングする。その後、スリミングしたカーボン膜３０２の側壁にパターン形成材料３０６を形成し、カーボン膜３０２を除去することで、微細パターン３０７及び枠状パターン３０８を形成しても良い。
【００８０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出される。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば、発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００８１】
１００…基板、      １０１…下地領域、      １０２…枠状パターン、
１０３…微細パターン、      １０５…マスク材、      １０６…大パターン、
１０７…大パターン、      １０８…微細パターン、
２００…基板、      ２０１…マスク材、      ２０３…テンプレート、
２０４ａ…枠状パターン、      ２０４ｂ…微細パターン、
２０５…微細パターン、      ２０６ａ…枠状パターン、
２０６ｂ…微細パターン、      ２０７…微細パターン、      ２０９…マスク材、
２１０…大パターン、      ２１３…テンプレート、      ２１４…枠状パターン、
２１５…接続パターン、      ２１６…大パターン、      ２１７…レジスト、
３００…基板、      ３０１…被加工膜、      ３０２…カーボン膜、
３０３…レジスト、      ３０４…微細パターン、      ３０５…大パターン、
３０６…パターン形成材料膜、      ３０７…微細パターン、
３０８…枠状パターン、      ３１０…マスク材、      ３１１…大パターン、
３１２…微細パターン、      ３１３…大パターン、      ３１４…微細パターン、
３１５…大パターン、      ３１６…レジスト、      ３１７…微細パターン、
３１８…枠状パターン、      ３１９…接続パターン、      ３２０…大パターン、
３２１…接続パターン、      ３２２…枠状パターン、      ３２３…レジスト、
【図１】
2010284921.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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